随着科学界对绿色能源的重视,已有大量的劳动力投身于太阳能的研发中。就吸收太阳光发电的太阳能玻璃来说,研制不仅美观而且功能齐全的窗户一直是个障碍。太阳能电池板近年来已经取得很大进展,已经从笨重的面板发展到有色玻璃,但美国能源部国家可再生能源实验室(NREL)已经迈出了下一步。近来,NREL公布了其随着升温和发电而变暗的太阳能窗户发明。

这种专用太阳能玻璃暴露在阳光下时其外观会发生改变,这是由玻璃升温时特定分子的发散所引起的。存储在太阳能玻璃面板的可变换层中的甲胺分子,在透明窗户温度升高时被排出。随后该加热过程使玻璃经历变色过程,在发电的同时变暗。光敏玻璃的这种变暗状态能够挡住97%的可见光,与其在透明状态下33%的遮光率相比有巨大提升。这基本上就是建筑物和汽车的自动调光遮阳篷。

当将阳光或其它加热元件从该窗户器件移除时,它开始冷却。在玻璃开始冷却后,甲胺分子被重新吸收到材料中,从而使窗户恢复到透明状态。由于它采用了很先进的钙钛矿材料和单壁碳纳米管,这一过程才成为可能。

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图:Lance Wheeler(前)与(左起)Nathan Neale、Robert Tenent、Jeffrey Blackburn、 Elisa Miller和David Moore一起开发了一种可变换的光伏窗户。(图片来源:NREL)

即使在变暗的状态下,这种类似变色龙的玻璃依然可以实现11.3%的太阳能转换效率,为同类第一。“现在已经有热致变色技术,但没有哪种可把这种能量实际转换成电能。”NREL的科学家Lance Wheeler说。这项发明的额外好处是效率和凉爽;唯一可预见的缺点是你会经历几次你可能不希望的变色玻璃变暗,且对这种变化束手无策。遗憾的是,该工艺尚不完善。目前,在平均20个明暗转换周期后,其性能就会下降。尽管如此,NREL仍然有时间添加一些最新的技术,而且该技术有足够的前途而使开发进行下去。

“在好的窗户和好的太阳能电池之间有个基本取舍。”Wheeler说:“这项技术绕过了这一点。当阳光充足时,我们有很好的太阳能电池;当没有阳光时,我们有个很好的窗户。”凭借这项发明,Wheeler和他的团队能够将实用性和流行的视觉感知相结合。智能太阳能玻璃——只需再实现一些进步——将会是持续不断的科技之战的又一佳作。

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